(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貨幣を感知するための装置であって、貨幣品目から信号を導出するための手段と、感知装置において前記信号について実行される信号処理の一部の逆変換として表わされる逆表現を使用して、前記信号から貨幣品目の１つまたは複数の特徴を表す値を導出するための手段とを備え、
前記信号から貨幣品目の１つまたは複数の特徴を表す値を導出するための手段は、デジタル・フィルタを計算するための少なくとも１つのアナログ・デジタル変換手段に接続される処理手段を含み、
前記処理手段の伝達関数は、アナログ・フィルタと、前記貨幣品目から信号を導出するための手段に含まれる励起源を駆動するための励起信号との積の逆伝達関数に対応し、前記アナログ・フィルタの入力において振幅信号を再構築する、装置。
【請求項２】
前記信号を導出するための手段が、貨幣品目とフィルタとによって変更された励起源の励起を感知するセンサと等価な１つまたは複数の構成要素を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記信号を導出するための手段が、励起センサと関連するフィルタとを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
励起センサが、センサおよびフィルタと等価である、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
導出手段が、前記フィルタの逆表現を使用する、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
フィルタが、低域通過フィルタである、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
フィルタが、単一ポール・フィルタである、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
フィルタが、帯域通過フィルタである、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
貨幣品目から導出された信号をサンプリングするためのアナログ・デジタル変換器を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
導出手段が、アナログ・デジタル変換器までの感知装置の少なくとも一部の逆表現を使用する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
導出手段が、感知装置の一部の前記逆表現に対応する伝達関数を有するデジタル・フィルタを使用する、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
逆デジタル逆フィルタを使用して導出された値をろ過するための少なくとも１つの他のデジタル・フィルタを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
他のデジタル・フィルタが、２次フィルタである、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
他のデジタル・フィルタが、バターワース・フィルタである、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
他のデジタル・フィルタが、貨幣品目の１つまたは複数の特徴の周波数範囲にほぼ対応する周波数範囲に信号を限定する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
他のデジタル・フィルタが、約５０Ｈｚのカットオフ周波数を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
励起信号を使用して制御された少なくとも１つの励起源を備える、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
導出手段が、励起信号の逆表現を使用する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
励起信号が、パルスからなる、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
パルスが、矩形パルスである、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
測定が、パルスがオフのときに実施される、請求項１９または２０に記載の装置。
【請求項２２】
少なくとも２つの励起源が、異なるパルス幅を有するそれぞれのパルス励起信号によって駆動される、請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
パルスが、ほぼ同時に終了するように構成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
複数の励起源が、持続時間ｔの電流パルスを設定する共通電流プログラミング手段によって駆動され、ｔ以下の持続時間の源にパルス信号を供給するための手段をさらに備える、請求項２２または２３に記載の装置。
【請求項２５】
励起信号が、ＤＡＣを備える電流プログラミング手段によって制御される、請求項１７乃至２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
励起源または各励起源が、光源であり、励起センサまたは各励起センサが、貨幣品目から反射された、または貨幣品目によって透過された光を感知する光センサである、請求項１７乃至２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
複数の光源を備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
同じ波長の光を放出するための複数の光源を備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
異なる波長の光を放出するための複数の光源を備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
逆デジタル・フィルタが、有限インパルス応答フィルタである、請求項１１または請求項１１に依存する請求項１２乃至２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
ＦＩＲフィルタが、２係数フィルタであり、フィルタに入力された信号のｋ番目のサンプル値＾ｘ（ｋ）が、ｂ１とｂ２を２つの所定の係数として、式＾ｘ（ｋ）＝ｂ１・ｙ（ｋ）＋ｂ２・ｙ（ｋ−１）を使用して、前記フィルタのｋ番目の出力サンプルｙ（ｋ）と、先行出力サンプルｙ（ｋ−１）とから推定される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
τをフィルタの時間定数、Ｔｓをサンプリング周期、Ｔｐを励起信号のパルス幅時間として、ｂ１が
【数１】
0005180420.tif 000020
にほぼ等しく、ｂ２が
【数２】
0005180420.tif 000021
にほぼ等しい、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
サンプリング周期Ｔｓが一定である、請求項１乃至３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
サンプリング周期Ｔｓが可変である、請求項１乃至３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
フィルタ係数ｂ１とｂ２が、Ｔｓに従って変化する、請求項３１または３２に依存する請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
書類を感知するための、請求項１乃至３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
銀行券を感知するための、請求項１乃至３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
導出手段が、デジタル信号プロセッサである、請求項１乃至３７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
逆表現を記憶するための、デジタル信号プロセッサに関連付けられたメモリを備える、
請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
最小二乗（ＬＳ）法、最小平均二乗（ＬＭＳ）法、または再帰最小二乗（ＲＬＳ）法に従って、逆デジタル・フィルタの係数を推定することを備える、請求項１１に記載の装置を製造または調節する方法。
【請求項４１】
複数の既知の試験入力を使用することを備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
請求項１に記載の装置を使用して、貨幣品目を感知する方法であって、
貨幣品目から信号を生成すること、および
感知装置の一部の逆表現を使用して、貨幣品目の特徴を表す値を導出することを備える方法。
【請求項４３】
貨幣感知装置を調節する方法であって、
前記貨幣感知装置は、
貨幣品目から信号を導出するための手段と、感知装置において前記信号について実行される信号処理の一部の逆変換として表わされる逆表現を使用して、前記信号から貨幣品目の１つまたは複数の特徴を表す値を導出するための手段とを備え、
前記信号から貨幣品目の１つまたは複数の特徴を表す値を導出するための手段は、デジタル・フィルタを計算するための少なくとも１つのアナログ・デジタル変換手段に接続される処理手段を含み、
前記処理手段の伝達関数は、アナログ・フィルタと、前記貨幣品目から信号を導出するための手段に含まれる励起源を駆動するための励起信号との積の逆伝達関数に対応し、前記アナログ・フィルタの入力において振幅信号を再構築し、
前記貨幣感知装置は、少なくとも１つの励起源と少なくとも１つの励起センサをさらに備え、各源が、パルス励起信号によって制御可能であり、
前記方法は、励起センサから導出された信号が、所望の値または値の組に近づくように、パルスの幅を調節することを備える、方法。
【請求項４４】
公称の所定の励起パルス幅に対して定義された、逆デジタル・フィルタの係数の事前に定義した組を使用し、かつ貨幣品目の測定に他のパルス幅を使用することによって、請求項１１に依存した請求項１９の装置の利得を調節する方法。
【請求項４５】
パルス幅が、ＯＮ状態の前縁を遅延させることによって、サンプリング周期内において調節され、後縁が、サンプリング周期の開始後、常に同じ周期のところにある、請求項４３または４４に記載の方法。
【請求項４６】
複数の励起源のそれぞれが、サンプリング周期内において同時に終了するそれぞれのパルスによって駆動される、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
励起源が、ほぼ同じ波長の光源である、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
励起源が、それぞれの電流レベルでさらに駆動される、請求項４６または４７に記載の方法。
【請求項４９】
少なくとも１つの励起源のパルス幅が、貨幣品目の測定シーケンス中に調節される、請求項４６乃至４８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
パルス幅が、少なくとも２つの過去のサンプルに基づいて、現在の信号動態の推定を使用する予測技術を使用して適合される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
パルス幅が、所定の最大動態を使用する予測技術を使用して適合される、請求項４９または５０に記載の方法。
【請求項５２】
貨幣感知装置の光感知装置において、励起源としての光源の駆動電流を適合する方法であって、
前記貨幣感知装置は、
貨幣品目から信号を導出するための手段と、感知装置において前記信号について実行される信号処理の一部の逆変換として表わされる逆表現を使用して、前記信号から貨幣品目の１つまたは複数の特徴を表す値を導出するための手段とを備え、
前記信号から貨幣品目の１つまたは複数の特徴を表す値を導出するための手段は、デジタル・フィルタを計算するための少なくとも１つのアナログ・デジタル変換手段に接続される処理手段を含み、
前記処理手段の伝達関数は、アナログ・フィルタと、前記貨幣品目から信号を導出するための手段に含まれる励起源を駆動するための励起信号との積の逆伝達関数に対応し、前記アナログ・フィルタの入力において振幅信号を再構築し、
前記駆動電流が、測定された貨幣品目の現在信号動態を使用する予測技術に基づいて適合される、方法。
【請求項５３】
請求項１〜３９のいずれか１項に記載の装置を含む、貨幣確認装置の測定システムであって、
異なる波長の複数のＬＥＤ源と、
前記アナログ・フィルタに接続された少なくとも１つの信号検出器とを備え、
前記アナログ・フィルタが、前記少なくとも１つのアナログ・デジタル変換手段に接続され、
前記処理手段は、複数のデジタル低域通過フィルタに接続され、それぞれが、各波長に対応する信号サンプルを選択的にろ過する、測定システム。
【請求項５４】
フィルタの逆表現を使用して、ろ過済み出力信号から貨幣品目を表す値を導出するための手段を備える、請求項１に記載の貨幣感知装置のための制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、書類を感知するための装置および方法と、書類センサを較正するための方法とに関する。本発明は、具体的には、銀行券または他の価値シートなどの書類を光学感知し、かつ確認するための装置に関する。
【０００２】
従来の技術の光学感知装置の例は、米国特許第５，３０４，８１３号に記載されている。装置は、１対の光源の線形アレイを有し、各アレイは銀行券の移送経路の上に配置され、光を銀行券に向けて放出するためのものであり、また光検出器線形アレイの形態の検出器を有し、これは移送経路の上に配置され、銀行券によって反射された光を感知するためのものである。光源アレイは、光源のいくつかのグループを有し、各グループは、異なる波長の光を生成する。光源のグループは、光の異なる波長のシーケンスで銀行券を照明するように、連続して通電される。スペクトルの異なる部分の光に対する銀行券の応答は、検出器アレイによって感知される。アレイの光検出器のそれぞれは、銀行券上の異なる領域から光を受けるので、銀行券の異なる感知部分のスペクトル応答を決定し、記憶されている基準データと比較して、銀行券を確認することができる。
【０００３】
米国第５，３０４，８１３号に記載されているようなタイプの既知の銀行券確認装置では、検出光が安定値まで上昇するのに十分な所定の時間の間、各光源をパルス化するのが一般的である。書類の処理速度を増大することが望ましく、そのために、光源に対しては短いパルスを必要とし、検出器では短い応答時間を必要とする。その結果、検出器回路の帯域幅要件は、信号ひずみを回避するために、広い必要があり、通常１６０ｋＨｚ程度である。雑音は帯域幅の平方根に比例して増大するので、これは信号対雑音比が悪くなることに通じる。
【０００４】
通常、同じ供給電流に対する同じ波長の異なる光源の出力には、製造差のために相違が存在する。また、異なる波長の光源は、本質的に、異なるパワー出力を有することがある。たとえば、緑色光源は、赤色光源または赤外光源の検出器出力のわずかに約半分しか生成することができない。ＤＡＣおよび電流生成装置を使用して、光源に供給された電流を変化させることによって、そのような相違を補償することが知られている。同様に、検出信号に生じる望ましくない相違は、検出器回路において可変利得増幅器を使用することによって、解消することができる。
【０００５】
ＬＥＤに供給された電流を調節することに付随する問題は、出力が、大きな変化のために電流に正確に比例せず、また、ＬＥＤの波長が、電流の強度と共に変化することである。
【０００６】
高い信号対雑音比を有し、かつ低コストで生産することができる貨幣感知装置を提供することが望ましい。
【０００７】
これに応じて、本発明は、貨幣を感知するための装置を提供する。この装置は、貨幣品目から信号を導出するための手段と、感知装置の一部の逆表現を使用して、前記信号から貨幣品目の１つまたは複数の特徴を表す値を導出するための手段とを備える。本発明は、銀行券または他の価値シートを感知するために使用されることが好ましい。また、本発明は、他のタイプの書類など、他の品目を感知するために使用することもできる。
【０００８】
すなわち、本発明は、センサ・システム応答のモデルを取り上げ、そのモデルの逆とモデル・システムから出力された信号とを使用して、感知した貨幣を表す値を導出する。これにより、センサ信号が安定値に落ち着くのを待つ必要なく、たとえば、センサ信号をより迅速に読み取ることを可能にすることができる。逆表現は、逆モデルに対応する伝達関数を有するデジタル・フィルタであることが好ましい。
【０００９】
本発明の適用では、銀行券は、３６０ｍｍ／ｓｅｃの速度でセンサを通過して輸送され、約５〜７ｍｍのセンサ・スポット・サイズを使用して銀行券の印刷パターンを読み取る際に生成された信号のスペクトル内容は、通常５０Ｈｚ未満であるかなり低い周波数に限定される。
【００１０】
したがって、本発明の実施形態では、アナログ低域通過フィルタを主ポールとして使用して、検出器段階の帯域幅を約３００Ｈｚに制限することが提案される。この値は、一般的には低過ぎるので、励起パルスの継続時間中に、信号が上昇して、安定状態になることを可能にしない。次いで、信号は、デジタル領域において、サンプリングされ、変換され、処理されることが好ましい。次いで、デジタル信号処理技術（デジタル信号再構築）を使用して、フィルタが存在しなかったかのように、入力信号を再構築し、書類から読み取った望ましい情報に対応する入力振幅を決定する。すなわち、低域通過フィルタの入力における励起は、出力信号をフィルタのデジタル・モデルで展開（ｄｅｃｏｎｖｏｌｖｉｎｇ）することによって計算される。これは、たたみこみ（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）のために、アナログ・フィルタをモデリングするデジタル・フィルタの逆関数と、その励起信号とを使用することによって達成される。このプロセスの結果として得られる帯域幅は、約１ｋＨｚである。上記の文脈では、白色雑音を想定すると、√１６０の雑音低減が可能になる。この技術の利点は、低いハードウェア・コストで、雑音が低減されることである。一実施形態では、簡単でよりコストが低いという理由で、単一ポール・フィルタが使用され、矩形励起パルスが使用される。ＬＥＤのオフ・タイム中に測定を実施するとき、わずかに２つの係数を有する非再帰逆デジタル・フィルタを使用することができることが有利である。より複雑で、より高価であるが、本発明から逸脱せずに、複数ポール・フィルタと他の励起形態を使用することができることに留意されたい。
【００１１】
たとえば、本発明により再構築された書類上のパターンの値は、理論的には、装置、具体的にはフィルタおよび励起パルスに依存しない。これは、銀行券確認装置の場合、各個々の確認装置に関係なく、各銀行券を確認するための基準値を導出して、使用することができることを意味する。これにより、たとえば、新しい銀行券の額面金額が、確認装置によって受け入れられるように、基準値を追加することによって、確認装置を更新することがより容易になる。
【００１２】
逆デジタル・フィルタ、具体的には係数は、理論的にまたは実験により、導出することができる。実験手法の利点は、装置の実際の性能を考慮して、製造時の構成要素の値のばらつきを補償することである。これは、また、本発明により再構築された書類上のパターンの値が、より正確であることを意味し、これは、たとえば、銀行券の額面金額に対する標準基準値が、使用している装置を基準にして導出されなかったとき、特に有用な可能性がある。
【００１３】
また、本発明は、少なくとも１つの励起源と少なくとも１つの励起センサとを備える貨幣感知装置を調節する方法を提供する。源は、パルス励起信号によって制御可能であり、方法は、励起センサから導出された信号が、所望の値に近づくように、パルスの幅を調節することを備える。また、本発明は、フィルタの逆表現を備えるフィルタから出力された信号を使用して、フィルタに入力された信号の表現を再構築するためのプロセッサと、対応する方法とを提供する。また、本発明は、貨幣センサを提供し、このセンサでは、貨幣品目から導出され、かつ少なくとも１つのパルス励起源を使用して生成された信号の測定が、励起源がオフのときに実施される。本発明の他の態様は、請求項に記載されている。
【００１４】
本発明の実施形態と修正を、添付の図面を参照して記述する。
この実施形態の銀行券確認装置の基本的な構成要素は、本質的には、ＷＯ９７／２６６２６に示され、かつ記載されており、その内容は、参照によって組み込まれている。
それらの基本的な構成要素について、以下で簡単に記述する。
【００１５】
図１を参照すると、確認装置では、銀行券２は、矢印６の方向に所定の輸送面に沿って通過する際に、光感知モジュール４によって感知される。
【００１６】
感知モジュール４は、印刷回路板１４の下側のすぐ下に取り付けられた光源８、１０の２つの線形アレイと、光検出器１２の線形アレイとを有する。制御ユニット３２と、光検出器のそれぞれ用の第１段階増幅器３３とが、印刷回路板１４の上面のすぐ上に取り付けられている。
【００１７】
印刷回路板１４は、板の上面上と周囲縁の周りに、金属などの剛性材料で作成されたフレーム３８を備える。フレームは、ファイバガラス複合物で作成された印刷回路板と、印刷回路板の下側に取り付けられた源構成要素および検出器構成要素とを提供し、幅と長さにわたって高度な線形性と均一性を有する。フレーム３８は、コネクタ４０を備え、それにより、制御ユニット３２は、位置センサ、銀行券分類機構、外部制御ユニットなど、銀行券確認装置の他の構成要素（図示せず）と連絡する。
【００１８】
光感知モジュール４は、源アレイ８および１０によって生成された光を銀行券２に向けて、かつ銀行券２のストリップ上に伝達するための２つの一体型光ガイド１６および１８を有する。光ガイド１６および１８は、成型プレキシガラス材料から作成される。
【００１９】
各光ガイドは、水平断面が細長い矩形で、上方垂直部分と、上方部分に対して傾斜した下方部分とからなる。光ガイド１６、１８の傾斜下方部分は、光ガイド１６、１８で内部に反射された光を、光ガイド１６、１８の間の中心に配置された銀行券２の上の照明ストリップに向ける。
【００２０】
レンズ２０は、検出器アレイ１２に対応する線形アレイにおいて、光ガイドの間に取り付けられる。１つのレンズ２０が、検出器アレイ１２の検出器ごとに提供される。各レンズ２０は、検出器の実効面積より大きい、銀行券上の離散領域から収集された光を、対応する検出器に向ける。レンズ２０は、光ガイド１６と１８の間に配置された光学担体２２によって、適所に固定される。
【００２１】
光ガイド１６および１８の光放出端２４、２６と、レンズ２０とは、拡散反射光のみが、検出器アレイ１２に伝達されるように構成される。
【００２２】
光ガイド１６および１８の横端２８および３０と、内側３４および外側３６とは、研磨され、金属化される。
【００２３】
図１からは明らかでないが、各源アレイ８および１０と、検出器アレイ１２と、線形レンズ・アレイ２０とは、すべて、一方の横側２８から他方へ、光ガイド１６および１８の幅を横切って延び、光ガイドの全幅にわたって、銀行券２の反射特性を感知することができるようにする。
【００２４】
光検出器アレイ１２は、ピン・ダイオードの形態で、たとえば３０など、多数の個々の検出器の線形アレイで作成され、検出器は、それぞれ、光ガイド１６および１８によって照明されたストリップに沿って配置された銀行券２の離散部分を感知する。隣接する検出器は、それぞれの隣接レンズ２０によって拡散反射光を供給され、銀行券２の隣接する離散領域を検出する。
【００２５】
図２を参照すると、印刷回路板１４の上に取り付けられた源アレイ８の１つが示されている。他の源アレイ１０の構成も、同一である。
源アレイ８は、多数の離散源９からなり、カプセル化されていないＬＥＤの形態である。源アレイ８は、光源９のいくつかの異なるグループで作成され、各グループは、異なるピーク波長の光を生成する。そのような構成は、スイス特許第６３４４１１号に記載されており、参照によって本明細書に組み込まれている。
【００２６】
この実施形態では、６つのそのようなグループがあり、４つの異なる赤外線波長の光を生成する源の４つのグループと、２つの異なる可視光波長（赤および緑）の光を生成する源の２つのグループとからなる。使用する波長は、銀行券印刷インクに対する大きな感受性を獲得し、したがって異なる銀行券タイプの高度な区別、および／または真正銀行券と他の書類との高度な区別に備えることを考慮して、選択される。
【００２７】
各色グループの源は、線形源アレイ８にくまなく分散される。源９は、６つの源の組１１に配置され、すべての組１１は、端と端が位置合わせされ、源アレイ８にわたって、反復色シーケンスを形成する。
【００２８】
源アレイ８の各色グループは、電流生成装置１３と平列に接続された１０個の源９の２つのシリーズで作成される。１つの電流生成装置１３のみが示されているが、したがって７つのそのような生成装置が、アレイ全体８に提供される。色グループは、印刷回路板１３の上面上に取り付けられた制御ユニット３２の局所シーケンサによって、順次通電される。源アレイの異なる色グループの順次照明は、米国特許第５，３０４，８１３号と英国特許第１４７０７３７号により詳細に記載されており、参照によって、本明細書に組み込まれている。
【００２９】
銀行券の感知中、６つのすべての色グループは、順番になっている各検出器の検出器照明周期中に、順次通電され、検出される。
【００３０】
したがって、検出器１２は、一連の個々の検出器の照明周期中に、銀行券２の幅全体にわたって配置された一連の画素の６つの所定の波長のそれぞれにおいて、拡散反射率特性を効果的に走査する。銀行券が、輸送方向６に輸送される際に、銀行券２の表面全体が、６つの波長のそれぞれにおいて、銀行券２のストリップを反復走査することによって、感知される。センサの出力は、以下でより詳細に記述するように、制御ユニット３２によって処理される。
【００３１】
欧州特許出願第０５６００２３号に開示されたような確認アルゴリズムを使用して、制御ユニット３２において、銀行券を表す獲得データを評価する。使用する輸送機構への入口に配置された光位置センサで感知している最中に、銀行券の位置を監視することによって、評価に最適の反射率特性を有する銀行券２の所定領域が、識別される。それらの領域において感知された銀行券の反射率特性を記憶基準値と比較して、銀行券が所定の許容基準内にあるかを判定し、その際に、確認信号が、制御ユニット３２によって作成される。
【００３２】
ここで図３を参照すると、図１に示した光感知モジュールを含んでいる銀行券確認装置が示されている。図１に関してすでに記述した構成要素は、同一の参照番号によって示されている。
【００３３】
図３は、参照によって本明細書に組み込まれた国際特許出願第ＷＯ９６／１０８０８号に記載されたものと同様の銀行券確認装置５０を示す。装置は、ニップ・ローラ５２によって画定された入口と、他のニップ・ローラ５４、５６、および５８によって画定された輸送経路と、上方ワイヤ・スクリーン６０および下方ワイヤ・スクリーン６２と、一端にワイヤ・スクリーンが付着されたフレーム部材６４によって画定された出口とを有する。フレーム部材６６は、ワイヤ・スクリーン６０および６２の他端を担持する。
【００３４】
上方感知モジュール４は、銀行券２の上面を読み取るために、輸送経路より上に配置され、下方感知モジュール１０４は、銀行券２の下面を読み取るために、銀行券２の輸送経路より下に、ニップ・ローラ５６によって前記上方感知モジュール４から水平方向に間隔をおいて配置される。基準ドラム６８および７０が、反射面を提供するように、それぞれ感知モジュール４および１０４と対面して配置され、それにより、感知装置４および１０４を較正することができる。ニップ・ローラ５４、５６、および５８のそれぞれと、基準ドラム６８および７０とは、上方ワイヤ・スクリーン６０と下方ワイヤ・スクリーン６２とを収容する、規則的に間隔をあけて配置された溝を備える。
【００３５】
縁検出モジュール７２は、装置５０の輸送面の下に配置された細長い光源（ＬＥＤのアレイとそのための拡散手段とからなる）と、輸送面の上に配置されたＣＣＤアレイ（自己集束光ファイバ・レンズ・アレイを有する）と、関連する処理ユニットとからなり、入口ニップ・ローラ５２と入口ワイヤ担持６６の間に配置される。
【００３６】
図４は、制御ユニット３２と、制御ユニットと光源アレイ８、１０とセンサ・アレイ１２との接続を示すブロック図である。
図４を参照すると、前述したように、検出器アレイ１２の各検出器は、それぞれの増幅器３３に接続される。各増幅器３３の出力は順に、それぞれの低域通過フィルタ２００に接続される。各低域通過フィルタは、時間定数τを有する主単一ポール構造を有し、帯域幅を約３００Ｈｚに限定する。この実施形態では、τは、約５００μｓである。各低域通過フィルタ２００の出力は、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２０２に接続され、ＡＤＣ２０２の出力は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２０４に接続される。低域通過フィルタ２００と、ＡＤＣ２０２と、ＤＳＰ２０４とは、制御ユニット３２の一部である。制御ユニット３２には、また、制御ユニット３２の全体制御のために、ＡＤＣ２０２とＤＳＰ２０４に接続された中央処理ユニット（ＣＰＵ）２０６と、ＣＰＵ２０６に接続されたメモリ２０８とが含まれる。ＤＳＰメモリ２０９は、ＲＡＭの形態であり、ＤＳＰ２０４とＣＰＵ２０６に接続される。制御ユニット３２には、源アレイ８、１０の制御のためにＣＰＵ２０６に接続された、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）２１０がさらに含まれる。より具体的には、ＤＡＣ２１０は、電流生成装置１３のそれぞれに接続され、この電流生成装置は、光源９のそれぞれのグループに接続される。低域通過フィルタ２００は、制御ユニット３２の要素として示されているが、制御ユニット３２の他の要素が可能であるように、別々に形成することも可能である。
【００３７】
動作時には、書類は、輸送ローラ５４によって、感知モジュール４を通過して輸送される。書類が、感知モジュールを通過して輸送される際に、それぞれの波長の光が、源９の各グループから順次放出され、銀行券から反射された各波長の光は、銀行券の離散領域に対応する、検出器のそれぞれによって感知される。
源の各グループは、それぞれの電流生成装置１３によって駆動され、この電流装置は、ＤＡＣ２１０を介して、制御ユニット３２によって制御される。源９の各グループは、図５に示したように、所定の矩形パルス信号ｅ（ｔ）に対応する電流生成装置の電流によって駆動される。パルスの幅と振幅は、この実施形態では、源の各グループに対して同じである。
【００３８】
各波長に対して、源９のそれぞれのグループの光は、光ミキサにおいて混合され、その後、書類に向けて出力される。このようにして、拡散光は、書類の全幅にわたって、より均一に拡散する。書類から反射された光は、書類上のパターンに応じて変更されており、検出器アレイによって感知され、出力信号は、制御ユニット３２において処理される。
【００３９】
それぞれの波長に対する源の各グループは、図５に示したように、励起信号ｅ（ｔ）によって順番に駆動される。この実施形態の励起信号は、矩形パルス信号であり、パルス幅Ｔｐを有する。パルス端から次のパルスの開始までの時間（「オフ」周期）は、Ｔｏである。この実施形態では、励起信号は、源の各グループに対して同じである。しかし、装置を較正するために、供給電流（パルス信号の振幅）は、ＷＯ９７／２６６２６に記載されているように、異なる波長に対して異なってもよい。
【００４０】
図６は、書類から反射された後、異なる波長の光のパルスのシーケンスに応答して、信号センサから出力された信号ｓ（ｔ）を示す。信号は、励起信号ｅ（ｔ）のようなパルス編成を有し、振幅は、書類上のパターンに応じて変更されている。信号ｓ（ｔ）は、低域通過フィルタ２００に入力される。
【００４１】
図７は、低域通過フィルタ２００の出力信号ｙ（ｔ）を、破線で示した信号ｓ（ｔ）に重ね合わされた実線として示す。信号ｙ（ｔ）は、サンプリング間隔ＴｓでＡＤＣ２０２によってサンプリングされ、ｙ（ｋ）、ｙ（ｋ＋１）などの値のシーケンスをもたらす。サンプリングは、「オフ」周期に実施される。Ｔｄは、各パルスの終了とサンプリング点の間の時間である。サンプリング間隔Ｔｓは、アナログ・フィルタ２００の時間定数τに近い。この実施形態では、Ｔｓ＝５６０μｓである。
【００４２】
ＤＳＰ２０４は、値ｙ（ｋ）と、ならびにアナログ・システム（励起パルスｅ（ｔ）と低域通過フィルタ２００とからなる）の逆に対応する逆デジタル・フィルタとを使用して、銀行券上のパターンを表す値を推定する。これらの推定値は、＾ｘ（ｋ）によって与えられる。これらの推定値は、値ｙ（ｋ）、すなわちｓ（ｔ）のろ過したものに基づくので、雑音の影響は低減される。
【００４３】
逆デジタル・フィルタは、理論的には、以下のように導出される。
アナログ・システム（パルス生成および低域通過フィルタ）の伝達関数Ｈ（ｓ）は、次式のように表すことができる。
【数３】
0005180420.tif 000002
【００４４】
アナログ・フィルタに入力された信号は、ここでは、単に、紙幣からの信号ｘ（ｔ）を乗算したディラック・インパルス・シーケンスであると想定しており、したがって、ｘｓ（ｔ）は以下のようになる（１＆２参照）
【数４】
0005180420.tif 000003
上式で
【数５】
0005180420.tif 000004
【００４５】
Ｈ（ｓ）に等価な時間領域は、以下のようになる。
【数６】
0005180420.tif 000005
上式で、μ（ｔ）は、ヘビサイドのステップ関数である：
【数７】
0005180420.tif 000006
【００４６】
ｈ（ｔ）のＺ変換は、不変インパルス法を使用して導出することができ、次式を与える。
【数８】
0005180420.tif 000007
【００４７】
逆デジタル・フィルタＤ（ｚ）は、Ｈ−１（ｚ）であり、すなわち、次式のようになる。
【数９】
0005180420.tif 000008
【００４８】
ｘ、＾ｘの推定は、デコンボルーション・プロセスを使用して導出される。
【数１０】
0005180420.tif 000009
したがって、次式のようになる
【数１１】
0005180420.tif 000010
上式で、係数は、次の通りである。
【数１２】
0005180420.tif 000011
【００４９】
したがって、紙幣上のパターンを表す推定振幅値のシーケンス＾ｘ（ｔ）は、フィルタから出力された信号のサンプル値から獲得することができる。係数ｂ１とｂ２は、制御ユニットのメモリ２０８に記憶される。係数は、装置がターン・オンされるとき、またはリブートされるとき、ＤＳＰコードと共に、ＤＳＰメモリ２０９にロードされる。
【００５０】
Ｄ（ｚ）は、非再帰フィルタであり、これは、あらゆる初期条件の処理に、２つのサンプルだけを必要とすることを意味する。丸めの誤差の推定と雑音も、非再帰処理に対処するのがより容易である。
【００５１】
逆デジタル・フィルタの係数は、フィルタの時間定数τの推定を使用して、上述したように、理論的に計算することができる。
【００５２】
代替として、簡単なＬＳ（最小二乗）法は、幅と振幅が既知の複数の励起信号でシステム応答を精査することによって、係数の最小平均二乗推定を使用する。モデルは、Ｙを様々な試験出力の行列、Ｂを調査した係数の行列として、Ｘ＝ＹＢであるように、試験サンプルの行列Ｘを想定する。Ｙは、通常、平方ではないので、逆行列にすることができない。したがって、Ｂは、擬似逆行列法を使用して推定することができ、次式のようになる。
【数１３】
0005180420.tif 000012
【００５３】
適応デジタル・フィルタの理論で既知の他の方法（Ｗｉｅｎｅｒ、ＬＭＳ（最小平均二乗）、ＲＬＳ（再帰最小二乗）など）を使用して、同様の結果を得て、最適のフィルタ係数を見つけることができる。これらの方法は、たとえばＩＳＢＮ  ０  ２０１  ５４４１３デジタル信号処理、Ｉｆｅａｃｈｏｒ＆Ｊｅｒｖｉｓに記載されている。
【００５４】
係数を推定するこれらの方法により、モデルを、特定の確認装置ユニットで使用された実際のアナログ構成要素の値に合わせることが可能になり、生産バッチの様々なユニットにおいて、構成要素値のばらつきを補償することを見込んでいる。この較正プロセスは、書類の読取り前に行われ、および／または定期的な時間間隔で、あるいは初期化中に書類が挿入されるたびに、実施することができる。
【００５５】
実際には、励起は、ＬＥＤの電流強度を制御することによって生成される。フィルタの入力における振幅は、較正時間におけるシステムの光伝達関数に依存し、製品寿命中に、変化することがある。この問題は、試験励起を、フィルタの入力において直接測定することができるので、またはフィルタの出力において測定から演繹することができるので、対処することができる。パルス幅は、フィルタの時間定数の影響を無視するように、十分大きくすることができる。（たとえば、単一ポール・フィルタに対してほぼ８τで、誤差＜１２ビットのＡ／Ｄコンバータの１ＬＳＢ）
【００５６】
上記の議論は、１つのセンサの出力に限定されていた。実施形態には、実際には、平行に読み取られるいくつかのセンサが含まれ、各波長の各パルスに対する各センサの出力は、ＡＤＣ２０２によって順次処理される。
【００５７】
雑音をさらに低減するために、他のデジタル・フィルタを追加して、逆フィルタの出力をろ過する。
これは、可能であるが、その理由は、銀行券に関する信号の最大周波数内容は、通常、約５〜１０ｍｍのセンサ直径を有する約４００ｍｍ／ｓｅｃの普通銀行券輸送速度では、各波長に対しほぼ５０Ｈｚの領域にあり、一方検出器回路は、６つのすべての波長を順次通過させるために、より広い帯域幅を必要とするからである。各波長に対するこの状況のために、１／６によるデシメーション・プロセスを使用して、各波長のデータを、帯域幅が約５０Ｈｚの対応するデジタル低域通過フィルタに送信することができる。この実施形態では、他のデジタル・フィルタは、２次バターワース・フィルタであるが、他の適切な既知のフィルタを使用することも可能である。この構成を図８に概略的に示す。そのような構成では、５０Ｈｚが、銀行券信号ｘ（ｔ）には十分であると想定して、たとえば約２のファクタによって、量子化雑音のＲＭＳを低減することができる。
【００５８】
銀行券上のパターンを表す値＾ｘ（ｔ）は、たとえば、許容可能な銀行券を表す記憶基準ウィンドウと値を比較することによって、適切な既知の方法に従って、銀行券を確認するために使用される。値は、銀行券の所定の領域から取られることが好ましい。
【００５９】
上述した実施形態の修正では、装置は、励起信号のパルス幅を調節することによって較正される。これは、電流レベルを調節することによる較正の代わりに、または電流レベルを調節することによる較正と併用することが可能である。
【００６０】
較正プロセスは、基準ドラム６８、７０、または空気あるいは基準紙幣などの基準媒体を使用して実施され、各検出器の予想基準出力ｘＲは既知である。
【００６１】
図９は、異なる幅の連続パルスを有する光源と共に使用する、励起信号ｅ（ｔ）の例を示す。Ｔｐは、最大パルス幅であり、Ｔｏは、最小時間オフである。Ｔｗは、任意のパルス幅である。以下の議論は、パルス幅Ｔｗを調節して、検出器側で望ましい測定値を獲得する方法を理論で示す。
【００６２】
上記の式６は、ｘの推定値が、２項の和であることを示す。一方は、Ｔｏ中（各源がオフである）に取られた先行ＬＰフィルタ出力信号ｙ（ｋ−１）を扱い、したがって、これは、次の励起パルスによって影響されない。他方、ｙ（ｋ）項には、現在パルスの影響が含まれる。
【００６３】
式８は、ｙ（ｋ）の構造を示し、線形システムを有すること、重ね合わせの定理を適用することができることを想定している。
【数１４】
0005180420.tif 000013
上式で
【数１５】
0005180420.tif 000014
ｙ０（ｋ）は、現在励起の全影響のみに対応し、初期条件が無効であることを想定している。
【００６４】
まず、Ｔｐに等しいパルス幅Ｔｗに対する実測値ｘ（ｋ）を考慮して、予想基準値ｘＲ（ｋ）と比較する。ｘ（ｋ）が、ｘＲ（ｋ）と同じでない場合、Ｔｗを調節して、ｘ（ｋ）とＴｗに基づいたｙ０（ｋ）が、ｘＲ（ｋ）とＴｐに対して同じであるようにすることができる。ｘ（ｋ）＞ｘＲ（ｋ）の場合、Ｔｗ＜Ｔｐである（より大きいｘ（ｋ）は、ｙ０（ｔ）に対するより大きい漸近線を意味する）。すなわち、Ｔｗは、予想ｙ０（ｋ）値に合うように、低減されなければならない。これを図１０に示す。
【００６５】
上記の議論は、所望の基準値より大きい測定値に対し、関連するパルス幅を短くすることによって、較正を実施することができることを示す。
【００６６】
パルス幅は、計算値が＾ｘ（ｋ）＝ｘＲ（ｋ）であるように調節されることが好ましい。
【００６７】
デコンボルーション・フィルタの出力において次式を獲得するために、Ｔｗを推定する。
＾ｘ（ｋ）＝ｘＲ（ｋ）
現在の実際の励起がｘ（ｋ）であると想定して、式１０は、再構築値＾ｘ（ｋ）との関係を与える。
【数１６】
0005180420.tif 000015
＾ｘ（ｋ）＝ｘＲ（ｋ）であることが望ましいので、次式のようになる。
【数１７】
0005180420.tif 000016
左式で、
【数１８】
0005180420.tif 000017
【００６８】
次式がわかる。
【数１９】
0005180420.tif 000018
式１１は、パルス幅が対数関数であることを示す。比Ｔｐ／τに応じて、線形近似を使用することもできる。例として、図１１は、線形曲線と比較して、ｋの関数として、Ｔｐ／τ＝１に対し、比
【数２０】
0005180420.tif 000019
のプロットを示す。
【００６９】
実際の実施は、異なる方式で実施することができ、１つは、上式１２を使用して、各光源に対するＴｗの値を計算する。様々な出力レベルを有する励起値の表を構築し、理論モデルと比較して、実際のユニットが不完全であることを見込むことが好ましい。表を構築するために、パルス幅は、信号動態を網羅するように、古典的な連続近似によって試行され、所望の出力に対応するＤＡＣ値は、メモリに記憶されて、そこから、書類を測定するときに、取り出すことができる。表は、大気中の測定、または較正紙を通した測定によって構築することができる。較正紙の透過率は、通常の書類と同様であるように選択される。表が、大気データで構築されたとき、訂正ファクタを使用して、正しい値を選択し、後に書類を測定するときに使用する。訂正ファクタの適切な値は、大気中の信号と較正紙の信号の比によって、事前に決定して、メモリに記憶することができる。
【００７０】
上記の手続きを使用して、異なる波長のＬＥＤに対し、異なるパルス幅を獲得し、または同じ波長の異なるＬＥＤに対し、異なるパルス幅を獲得することができる。同じ波長の光を放出するＬＥＤのグループでは、より明るいＬＥＤは、より弱いＬＥＤより、短いパルス幅を必要とする。より短いパルスの前縁は、すべてのパルスが、同時に終了するように遅延され、これにより、上述したデコンボルーション・プロセスを使用することが可能になる。そのような構成の２つの代替実施を、図１４の関連するタイミング図と共に、図１２と１３に示す。
【００７１】
他の修正では、初期較正以外の書類データ獲得中の確認装置の通常の動作中に、パルス幅変調を使用することができ、それにより、「自動範囲制御」の形態が提供される。
【００７２】
このようにして、信号を最大にして、信号対雑音比を向上させ、ＡＤＣの低領域における信号変換を回避することができる。
【００７３】
所与のＬＥＤでは、現在信号と現在信号の対応するパルス幅とを使用して、ＬＥＤ輝度の次の値を決定し、信号を改良する。すなわち、現在のＬＥＤ出力が、比較的低い場合、次のＬＥＤパルスの強度は、ファクタＦ倍される。ファクタＦは、その後の処理において信号のクリッピングを回避するために、書類の予想最大相違に従って計算することが必要である。ファクタＦは、訂正ファクタ１／Ｆを適用して、書類の当初の値を再獲得することによって、その後、検出信号においてデジタル方式で除去される。
【００７４】
図１５は、６つの波長のＬＥＤを有して動作する装置における、特定の波長のＬＥＤの動作中におけるパルス幅変調方法の例を記述する流れ図である。ここでは、最大および最小の望ましい値ｙＨおよびｙＬとステップ・ファクタＳＦとが、確認装置の特性および動態（検出器のサイズ、銀行券の移動速度、ＡＤＣスケール、処理されている紙幣の動態、または確認装置によって許容された紙幣のグループの動態など）に応じて選択される。所与の波長の所与のパルスに対する検出器のすべてから、最大値ｙ（ｋ）が決定される。ｙ（ｋ）が、ｙＬより小さい場合、またはｙＨより大きい場合、現在のパルス幅は、ステップ・ファクタＳＦによって乗算または除算することによって増大または低減され、それに応じて、次のパルスのｙについて、適切により大きいまたはより小さい値を獲得する。
【００７５】
上記の議論では、励起信号は、矩形パルスを有し、低域通過単一ポール・フィルタを使用して、検出器の信号をろ過する。当業者なら理解するように、他の励起波形とより複雑なフィルタを使用することができ、それに伴い、逆伝達関数は修正される。
【００７６】
銀行券確認装置として、実施形態を記述したが、他の価値シート確認装置など、他の書類センサにも適用可能である。
【００７７】
さらに、本発明の本質は、信号処理に関するので、他のタイプの貨幣処理機械、または硬貨確認装置などの確認装置と共に使用することができる。硬貨確認装置の場合、硬貨の特徴を表す信号は、ろ過されて、次いで、フィルタから出力された信号から再構築される。硬貨によって影響を受けたセンサの信号を使用し、かつ本発明により適合することができる硬貨処理機械の例は、ＥＰ−Ａ−０  ４８９  ０４１号、ＧＢ−Ａ−２  ０９３  ６２０号、およびＥＰ  ０  ７１０  ９３３号に記載されている。
【００７８】
上記の記述では、サンプリング周波数は一定であり、その場合、各チャネルに対し、フィルタ係数の異なる組が必要な可能性がある。しかし、本発明の他の態様では、２係数非再帰フィルタの他の利点は、サンプリング周波数を変調して、異なるパルス幅最大時間スロットを各波長に割り当てることが可能なことである。性能に対する影響は、雑音レベルの変化である。たとえば、より短いパルスとより高いサンプリング周波数、すなわちより低いサンプリング周期とは、赤外ＬＥＤと共に使用することができ、この場合、信号は強く、信号対雑音比は、より高い雑音レベルを許容するのに十分である。対照的に、たとえば青ＬＥＤでは、より長いパルスとより長いサンプリング周期を使用して、統合をより長くして、雑音の低減を向上させることができる。この場合、フィルタ係数は、現在のサンプリング周期に適合させなければならない。
【００７９】
実施形態の源と検出器は、ＬＥＤとピン・ダイオードであるが、他の適切な源と、フォトトランジスタなどの検出器を使用することも可能である。
【００８０】
実施形態は、銀行券から反射された光を測定するが、本発明は、書類を透過した光を測定する書類センサと共に使用することもできる。
【００８１】
ＦＩＲの代わりに、再帰フィルタ（無限インパルス応答、ＩＩＲ、フィルタ）を使用することができる。たとえば、励起信号が、オフ信号を有していないとき、再帰フィルタが使用される。
【００８２】
他の代替方法は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）と逆ＦＦＴを使用するフーリエ定義域において動作して、時間領域に戻るというものである。これは、当該の周波数のスペクトルを計算する（与えた例では、約５０Ｈｚと３００Ｈｚの間で、銀行券を使用する）ことのみが必要であるという利点を有する。この手法は、フィルタが、多数の係数を有するとき、特に有用であるが、その理由は、必要な動作がより少ないからである。
【００８３】
本明細書では、「光」という用語は、可視光に限定されず、電磁波スペクトル全体を網羅する。貨幣という用語は、たとえば、銀行券、紙幣、硬貨、価値シートまたはクーポン、カードなど、本物または偽物、および貨幣処理機構において使用することが可能であるトークン、スラグ、ワッシャなどの他の品目を網羅する。
【００８４】
本発明について、一実施形態とその修正について詳細に記述してきたが、本発明の態様は、互いに独立して実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態による光感知装置の概略図である。
【図２】  図１の構成において使用される光源アレイの電力送達構成を示す概略図である。
【図３】  銀行券確認装置の構成要素の側面図である。
【図４】  光感知装置の構成要素のブロック図である。
【図５】  実施形態の動作を示すグラフである。
【図６】  実施形態の動作を示すグラフである。
【図７】  実施形態の動作を示すグラフである。
【図８】  機能ブロック図である。
【図９】  実施形態の修正のためのタイミング図である。
【図１０】  修正を示すグラフである。
【図１１】  修正を示すグラフである。
【図１２】  電流供給制御手段のブロック図である。
【図１３】  第２電流供給制御手段のブロック図である。
【図１４】  電流供給制御手段の動作を示すグラフである。
【図１５】  流れ図である。
【図１】
0005180420.tif 000022
【図２】
0005180420.tif 000023
【図３】
0005180420.tif 000024
【図４】
0005180420.tif 000025
【図５】
0005180420.tif 000026
【図６】
0005180420.tif 000027
【図７】
0005180420.tif 000028
【図８】
0005180420.tif 000029
【図９】
0005180420.tif 000030
【図１０】
0005180420.tif 000031
【図１１】
0005180420.tif 000032
【図１２】
0005180420.tif 000033
【図１３】
0005180420.tif 000034
【図１４】
0005180420.tif 000035
【図１５】
0005180420.tif 000036